無線と有線
機器と機器の間で情報をやりとりするためには、機器間で情報を伝える何らかの手段が必要となります。
情報をやり取りする手段として、大きくは“無線”、“有線”の２つの方法があります。
“有線”では、言葉の通り情報は“線”で情報をやり取りします。このため、機器と機器は”線”でつながっています。“線”でつながっているため自由度は損なわれますが、情報は電気信号で伝送できます。
そもそも機器内の半導体は、線を使って、電気信号で情報を伝達していますので、外部と情報をやり取りするときも、同じように電気信号で出せば良い訳です。（長距離を送りたい、高速で送りたい等で、いろいろな対処は必要ですが・・・）
無線では“線”はありません。機器と機器の間は電波でやり取りします。送り側では電気信号を電波に変換して送り出し、受け側では電波を電気信号に変換する必要があります。電気信号から電波への変換する部分が“アンテナ”となります。


アンテナとは
さて、アンテナとは？どのような物だと思いますか？
単純に言うと、電気信号を電波に変換するために、電気信号が動くための“導体部分”があるだけです。
導体内を電気信号が動くと、電波が出てきます。　？？あれ？　有線でも線を経由して電気信号を通しましたよね。そこからは、電波は出てこないのでしょうか？何が違うのでしょう？
有線部分からも電波は出ます。ただし効率が非常に悪いです（わずかしか出ません）。


アンテナの効率と大きさ
アンテナから電波を”効率良く“出すためには、電波の波長とアンテナの大きさとの関係が重要となります。
電波の波長とは？電波の中には”波”が入っていますね。電波は“波”です。”波“ですから波の長さ＝波長があります。
電波の波長は、「光の速度÷電波の周波数」で計算されます。電波の周波数をＭＨｚ単位とし、波長をｍ単位とすると、波長は３００／ＭＨｚで計算されます。周波数３００ＭＨｚでは波長は１ｍです。
アンテナの基本は１／２波長のダイポールアンテナです。アンテナの大きさが１／２波長の時に一番効率よく電波が出てきます。携帯電話の周波数は８００ＭＨｚ，９００ＭＨｚ，１５００ＭＨｚ等が使われていますので
１／２波長のアンテナの大きさはそれぞれ１８．７ｃｍ、１６．６ｃｍ、１０ｃｍ程度となります。
携帯電話の中にもアンテナは入っていますが、携帯電話そのものがこんなに大きくはないですね。実際にはいろいろな方法を駆使して、アンテナの大きさを小さくしています。おおざっぱにアンテナの大きさと波長の関係は・・・

• アンテナの大きさが波長の１／２（１／２波長のダイポールアンテナ）
  一番良く電波が出ます。理想です。
• アンテナの大きさが波長の１／１０程度まで
  いろいろな手法を駆使すると、この程度までは小さくできます。
• アンテナの大きさが波長よりもっと小さい時
  電波を出す効率が低下します。（電波が出ないわけではありません）
• アンテナの大きさがもっと大きな時
  いろいろな向きに電波が出ます。上手に設計しないと、電波の打ち消しが生じて、指向性がおかしくなります。設計が難しいですが、上手に作ると、効率が上昇し、指向性を狭くできます。
• パラボラアンテナ
  電波を出すところは１／２波長等の理想のアンテナですが、お椀部分の金属で電波を反射させ、一点に集中させることにより、指向性を鋭くします。

街中で一番よく見るアンテナは？
街中で一番よく見るアンテナはテレビのアンテナです。
地上波デジタルテレビの周波数はＵＨＦ帯と呼ばれる４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚです。
少し前までのアナログテレビの時代にはＶＨＦ帯と呼ばれる９０ＭＨｚから２２０ＭＨｚの周波数も使われていました。ＶＨＦ帯のアンテナはＵＨＦ帯と比較して、周波数が低いために、波長が長くなる＝大きさがおおきくなります。少し前までは、テレビ用として大きなアンテナと小さなアンテナの２本が、屋根の上に見ることがありましたが、ＶＨＦ帯のアナログテレビは、２０１３年でなくなったため、大きなテレビのアンテナは見なくなってしまいましたね。
アンテナを小さくするためには？
携帯電話の周波数は８００ＭＨｚから上を使用しています。１／２波長で１８．７ｃｍもあります。このままでは携帯電話の中に入りませんね。昔の携帯電話ではアンテナを引き出して、全体を長くするような機種もありましたが、現在はそのような機種はありません。どうしているのでしょう？

• １／２波長アンテナの半分の１／４波長アンテナは、アンテナの下側にＧＮＤがある場合、グランド部に鏡像ができ、鏡像と合わせて１／２波長となるため半分の長さで済みます。
• 誘電体内では、電波の速度が遅くなります。そのため波長も短くなります。アンテナを誘電体の中に作ることにより、波長が短くなることで、小さくすることができます。
• アンテナを折り畳んで長さを稼ぐことも効果があります。ただ、小さく折り畳みすぎると、折りたたんだ部分の相互の干渉により、折り畳んだ効果が減るために、限度がありますが。

　最近の携帯電話には携帯の電波だけではなく、無線ＬＡＮ、Bluetooth、地上波ディジタルテレビ等の各種のアンテナが入っています。また、最近の携帯電話は”デザイン“が優先されるために、アンテナを設置できる場所が減ってきています。小さな筐体の中にデザインを優先させた状態で（デザインを優先すると、必然的にアンテナを格納できる場所が少なくなります。）、どのように多数のアンテナを収納するか？悩ましいところです。


その他：予期せぬアンテナと電磁波妨害
最近のパソコン等はクロック周波数が高くなっています。最大は４～５ＧＨｚ（４０００～５０００ＭＨｚ）程度です。無線ＬＡＮの周波数も２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚの機器があります。
導体内を電気信号が動くと、電波が出てくると言いましたが、５０００ＭＨｚでは１／２波長は３ｃｍです。
わずかな配線の長さで“予期せぬアンテナ”が出来てしまうことがあります。アンテナは“物理現象”なので、えり好みはしません。アンテナとして作成した場所であれ、予期せぬアンテナとなった場所であれ、波長が合うと”効率良く“電波が出て行って、他の機器へ”電磁波妨害“を与えることがあります。電磁波妨害を予防する観点からすると、予期せぬアンテナをどうやって”作らないか“も考える必要があります。